Fundacja Ethereum publikuje plan bezpieczeństwa kwantowego z czterema planowanymi hard forkami

 Ethereum Fundacja ma opublikowany ustrukturyzowany mapa drogowa Aby chronić sieć przed zagrożeniami związanymi z komputerami kwantowymi, nakreślono cztery planowane hard forki i serię zmian na poziomie protokołu, które wpłyną na każdą warstwę stosu Ethereum. Fundacja spodziewa się, że modernizacja rdzenia zostanie ukończona do 2029 roku, choć pełna migracja w całym ekosystemie ma potrwać jeszcze kilka lat.

Dlaczego Ethereum przygotowuje się na zagrożenia kwantowe już teraz?

Według szacunków większości deweloperów, komputery kwantowe zdolne do złamania systemów kryptograficznych zabezpieczających sieci blockchain nie pojawią się w ciągu najbliższych ośmiu do dwunastu lat. Pomimo tego terminu, Fundacja Ethereum jasno wskazała, dlaczego prace muszą rozpocząć się już teraz.

Migracja zdecentralizowanego, globalnego protokołu nie jest procesem szybkim. Wymaga lat badań, prac inżynieryjnych, formalnej weryfikacji i koordynacji międzyzespołowej na każdej warstwie systemu, który obsługuje transakcje o wartości miliardów dolarów. Fundacja określiła to jako problem inżynieryjny z konkretnymi terminami, a nie jako odległą hipotetyczną sytuację.

Badania nad kryptografią postkwantową w Fundacji Ethereum trwają od ponad ośmiu lat, a uczestniczą w nich zespoły zajmujące się kryptografią, architekturą protokołów i koordynacją. Niedawno opublikowana mapa drogowa oznacza przejście od rozproszonej, eksploracyjnej fazy badań do ustrukturyzowanego i publicznie dostępnego planu z konkretnymi celami forków.

Główny problem z komputerami kwantowymi i łańcuchami bloków

Kryptografia klucza publicznego stanowi podstawę własności cyfrowej, uwierzytelniania i konsensusu we wszystkich głównych sieciach blockchain, w tym Ethereum. Mówiąc prościej, jest to system, który potwierdza własność portfela i autoryzuje transakcje. Powszechnie oczekuje się, że komputery kwantowe, kiedyś wystarczająco potężne, będą w stanie złamać ten system, rozwiązując problemy matematyczne, które obecnie zapewniają jego bezpieczeństwo.

W przypadku Ethereum zagrożenie to rozciąga się na trzy odrębne warstwy protokołu, z których każda wymaga własnej strategii migracji.

Jakie są cztery twarde forki na mapie drogowej Ethereum Quantum?

Zespół badawczy Fundacji Ethereum zaproponował cztery konkretne aktualizacje protokołu, z których każda koncentruje się na innym aspekcie odporności kwantowej. Hard fork, dla mniej zaznajomionych z tym terminem, to trwała zmiana zasad blockchaina, która wymaga od wszystkich uczestników aktualizacji w celu zachowania zgodności z siecią.

Cztery planowane ulepszenia to:

• Fork I zapewni walidatorom sieci bezpieczny klucz publiczny, który można szybko aktywować, jeśli zdolny komputer kwantowy pojawi się wcześniej niż oczekiwano
• Fork J obniży koszty gazu związane z weryfikacją bezpiecznych podpisów postkwantowych, dzięki czemu nowe metody kryptograficzne staną się bardziej praktyczne w użyciu na dużą skalę
• Fork L skompresuje zdolność sieci do reprezentowania stanu blockchaina w dowodach zerowej wiedzy, zwiększając wydajność w ramach nowych standardów kryptograficznych
• Fork M rozszerzy ochronę kwantową na sieci warstwy 2 Ethereum, które przetwarzają większość aktywności użytkowników w ekosystemie

Twórcy biorą pod uwagę uwzględnienie pierwszych dwóch rozwidleń, Fork I i Fork J, w nadchodzącym twardym rozwidleniu Hegota, którego wdrożenie planowane jest w tym roku.

Jak przejście wpłynie na każdą warstwę protokołu Ethereum?

Migracja obejmie wszystkie trzy główne warstwy protokołu, z których każda będzie miała własne podejście techniczne i harmonogram.

Odkryj obiecujące projekty...

Obiecujące projekty...

(Reklama)

Artykuł ciąg dalszy...

W warstwie wykonawczej nacisk położony jest na umożliwienie użytkownikom przejścia na uwierzytelnianie kwantowo-bezpieczne poprzez abstrakcję konta. Abstrakcja konta to mechanizm, który pozwala portfelom działać w oparciu o programowalne reguły, a nie sztywne założenia kryptograficzne, co oznacza, że ​​użytkownicy mogą przejść na nowe schematy podpisów bez wymuszonej, jednoczesnej aktualizacji w całej sieci.

Na poziomie konsensusu wyzwanie jest bardziej złożone. Ethereum obecnie używa podpisów BLS do uwierzytelniania walidatorów. BLS to schemat podpisów ceniony za możliwość agregacji tysięcy indywidualnych podpisów walidatorów w jeden, zwarty dowód, co ma kluczowe znaczenie dla sieci z setkami tysięcy aktywnych walidatorów. 

Alternatywy postkwantowe, a konkretnie podpisy oparte na skrótach, wykorzystujące schemat o nazwie leanXMSS, nie mają tych samych natywnych właściwości agregacji. Aby to zrekompensować, badacze Ethereum opracowują podejście agregacji oparte na metodzie SNARK, wykorzystując minimalną maszynę wirtualną o zerowej wiedzy, zwaną leanVM.

Na poziomie danych migracja obejmuje również zabezpieczenie sposobu, w jaki sieć obsługuje obiekty BLOB, czyli duże pakiety danych wykorzystywane do zapewnienia dostępności danych w warstwie 2. Aktualizacja Dencun z 2024 roku wprowadziła obsługę obiektów BLOB, co znacząco obniżyło opłaty w warstwie 2, a zapewnienie bezpieczeństwa infrastruktury po kwantowej jest niezbędnym elementem szerszej transformacji.

Wyzwanie skalowalności w kryptografii postkwantowej

Jednym z ciągłych problemów technicznych związanych ze schematami kryptograficznymi postkwantowymi jest to, że zazwyczaj generują one znacznie większe podpisy i wymagają większych zasobów obliczeniowych niż metody, które zastępują. Stwarza to bezpośredni konflikt z ciągłymi wysiłkami Ethereum, aby utrzymać niskie opłaty i wysoką przepustowość transakcji.

Rozwój technik agregacji opartych na dowodach zerowej wiedzy to główne narzędzie, którego używają badacze Ethereum, aby poradzić sobie z tym kompromisem. Celem jest absorpcja zwiększonego obciążenia kryptograficznego bez przerzucania proporcjonalnego wzrostu kosztów na użytkowników lub walidatorów.

Szerszą zasadą leżącą u podstaw tego przejścia jest to, co badacze nazywają „zwinnością kryptograficzną”, odnoszącą się do zaprojektowania protokołu w taki sposób, aby jego podstawowe prymitywy kryptograficzne można było z czasem zamieniać bez konieczności przeprowadzania gruntownej, całkowitej przebudowy sieci.

Jakie miejsce zajmuje plan rozwoju kwantowego w szerszym planie modernizacji Ethereum?

Mapa drogowa dla kwantów pojawia się w okresie ponownego skupienia się na głównym kierunku technicznym Ethereum. Na początku tego roku współzałożyciel Vitalik Buterin publicznie kwestionowane założenie, że rozwój sieci warstwy 2 automatycznie oznacza skalowanie samego Ethereum, zapoczątkowało szerszą dyskusję na temat tego, jak powinna faktycznie wyglądać długoterminowa architektura sieci.

Postkwantowy impuls jest bezpośrednim elementem tej nowej mapy drogowej. Buterin określił dokument planistyczny fundacji dotyczący postkwantowego rozwoju jako „bardzo ważny” i opublikował osobno propozycje dotyczące algorytmów szyfrowania i metod weryfikacji transakcji, ukierunkowane na to samo zagrożenie. Podczas gdy poprzednie cykle aktualizacji priorytetowo traktowały komfort użytkownika i redukcję opłat, obecna faza dodaje długoterminową trwałość kryptograficzną jako główne ograniczenie projektowe.

Zasoby

1. Fundacja Ethereum na X:Opublikowano 24 marca

2. Strona internetowa Post Quantum Ethereum: Informacje ogólne

3. Raport CoinDesk:Ethereum stoi w obliczu decydującego momentu w akcie równowagi o wysokiej stawce, w obliczu rosnącej presji skalowania, kwantyzacji i sztucznej inteligencji

4. Raport DL News:Czy Ethereum ma zostać przemyślane na nowo? Vitalik Buterin przedstawia nową mapę drogową w obliczu spadku ceny